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物理竞赛这道大题怎么解?第35届关键力学题分析

2025-12-10 15:24:44辅导探讨0

第十六届全国中学生物理竞赛初赛题参照解答CSM物理好资源网(原物理ok网)

一、参照解答CSM物理好资源网(原物理ok网)

1. 五,杨振宁、李政道、丁肇中、朱棣文、崔琦CSM物理好资源网(原物理ok网)

2. 反物质CSM物理好资源网(原物理ok网)

3. 月球,月球、火星CSM物理好资源网(原物理ok网)

二、参照解答CSM物理好资源网(原物理ok网)

物块被放置到小车上之后,鉴于摩擦力所产生的作用,于以地面作为参照系而言时,物块会从静止状态起始进行加速运动,小车则会做出减速运动。要是物块到达小车顶后缘之际的速度恰好等同于小车此刻的速度,那么物块也就恰好不会脱落。让来表述此时的速度,在该进程当中,要是以物块以及小车作为系统,因水平方向没有受到外力,所以在此方向上动量是守恒的,也即为。CSM物理好资源网(原物理ok网)

(1)CSM物理好资源网(原物理ok网)

以能量为层面来考量,于上述所提及的这番进程当中,物块动能所产生的增加量等同于摩擦力针对物块所开展的做功量,也就是。CSM物理好资源网(原物理ok网)

(2)CSM物理好资源网(原物理ok网)

为其中物块移动的距离,小车动能的增量等同于摩擦力对小车所开展的功,也就是。CSM物理好资源网(原物理ok网)

(3)CSM物理好资源网(原物理ok网)

其中为小车移动的距离。用表达车顶的最小长度,则CSM物理好资源网(原物理ok网)

(4)CSM物理好资源网(原物理ok网)

由以上四式,可解得CSM物理好资源网(原物理ok网)

(5)CSM物理好资源网(原物理ok网)

即车顶的长度至少应为。CSM物理好资源网(原物理ok网)

2.由功能关系可知,摩擦力所做的功等于系统动量的增量,即CSM物理好资源网(原物理ok网)

(6)CSM物理好资源网(原物理ok网)

由(1)、(6)式可得CSM物理好资源网(原物理ok网)

(7)CSM物理好资源网(原物理ok网)

三、参照解答CSM物理好资源网(原物理ok网)

设定容器的那个截面积是这样的,封闭于容器当中的气体是有这么多摩尔数的,在阀门开启之前,气体所具有的压强是这般情况的,依据理想气体状态方程是存在这样的情况的。CSM物理好资源网(原物理ok网)

(1)CSM物理好资源网(原物理ok网)

将阀门开启之后,气体经由细管朝着右边容器行进,活塞缓缓地朝着下方移动,气体施加于活塞的压强依旧是,对此活塞对气体的压强同样是。假设抵达平衡状态时活塞所处的高度为,气体的温度为,那么便存在。CSM物理好资源网(原物理ok网)

(2)CSM物理好资源网(原物理ok网)

依据热力学第一定律,活塞针对气体所做的功等同于气体内能的增加量,也就是。CSM物理好资源网(原物理ok网)

(3)CSM物理好资源网(原物理ok网)

由(1)、(2)、(3)式解得CSM物理好资源网(原物理ok网)

(4)CSM物理好资源网(原物理ok网)

(5)CSM物理好资源网(原物理ok网)

四、参照解答CSM物理好资源网(原物理ok网)

设线框的边刚抵达磁场区域上边界时的速度为,则有CSM物理好资源网(原物理ok网)

(1)CSM物理好资源网(原物理ok网)

当边进入磁场之后,按照题意来讲,线框尽管受到安培力作为阻力的作用,然而依旧在加速下落。假设边下落到距离为的地步时,速度达到了最大值,为了表达这个最大速度,此时线框当中的感应电动势为。CSM物理好资源网(原物理ok网)

线框中的电流CSM物理好资源网(原物理ok网)

作用于线框的安培力为CSM物理好资源网(原物理ok网)

(2)CSM物理好资源网(原物理ok网)

速度到达最大的条件是安培力CSM物理好资源网(原物理ok网)

由此得CSM物理好资源网(原物理ok网)

(3)CSM物理好资源网(原物理ok网)

在朝着下方移动距离的进程当中,重力在进行做功,安培力也在进行做功,依据动能定理得出。CSM物理好资源网(原物理ok网)

将(1)、(3)式代入得安培力做的功CSM物理好资源网(原物理ok网)

(4)CSM物理好资源网(原物理ok网)

第35届全国中学生物理竞赛CSM物理好资源网(原物理ok网)

速度达到后,线框做匀速运动,当边匀速向下运动一段距离时,边抵达磁场边界,整个线框进入磁场,在线框边向下移动过程中,重力做功,安培力做功,然而线框速度未变,依据动能定理。CSM物理好资源网(原物理ok网)

(5)CSM物理好资源网(原物理ok网)

当整个线框进入磁场之后,一直到边到达磁场区域的下边界之时,作用于整个线框的安培力呈现为零,安培力所做的功同样为零,线框仅仅是在重力的作用之下做加速运动。CSM物理好资源网(原物理ok网)

因此,整个过程中安培力做的总功CSM物理好资源网(原物理ok网)

(6)CSM物理好资源网(原物理ok网)

〔编注:此题命题有不严密之处。由微分方程CSM物理好资源网(原物理ok网)

的解CSM物理好资源网(原物理ok网)

你要知道,仅在那个时候,才能够朝着极限速度的方向发展(简单来说呢,即便线圈框下落极为漫长的一段距离,速度事实上也只是趋向某个数值而已)。原本给定的题目当中竟然提到,在边尚未冲进磁场范围之际就已然抵达了最大速度,这种说法是不准确恰当的。CSM物理好资源网(原物理ok网)

五、参照解答CSM物理好资源网(原物理ok网)

将物,用作图法,得出其像,所用各条光线的光路,如同图预解16 - 5所显示的那样。CSM物理好资源网(原物理ok网)

明晰说明,平凸形状的薄透镜,其平面部位镀上银之后,便形成了一个由会聚透镜以及和它紧密相接的平面镜所组成的组合体,就如同图预料解析 16 - 5 所展示的那样。在这幅图里,标记为的是该组合体的光心,标记为主轴,标记和为该组合体的两个焦点,标记为物,在进行作图操作的时候,运用了以下三条具备特性的光线:CSM物理好资源网(原物理ok网)

存在射向的入射光线,其通过之后方向保持不变,沿着原来的方向射向平面镜,射到平面镜后被反射,反射光线跟主轴所形成的夹角等同于入射角,二者均为。反射光线射入透镜时会通过光心,所以由透镜射出时方向和上述反射光线相类似,也就是图中的。CSM物理好资源网(原物理ok网)

先是有一束发出的已通过左方焦点的入射光线,它经过折射之后的出射线会与主轴保持平行,接着垂直射向那平面镜,随后被反射,反射光线是平行于主轴的,并且向左射入,再经过折射后的出射线会通过焦点,此光线就是图中的光线。CSM物理好资源网(原物理ok网)

分别来看,首先是由发出的平行于主轴的入射光线,它经过折射之后,出射线会射向的焦点,也就是沿图中的方向射向平面镜,在经过平面镜后被反射,反射光线的指向是与对称的点,即沿方向。接着,此反射线再经过折射,其出射线可以用这样的方法来画出,那就是通过作平行于的辅助线,这条辅助线要通过光心,并且其方向保持不变,它与焦面相交于点。因为入射的平行光线经过透镜后会相交于焦面上的同一个点,所以经折射后的出射线同样会通过点,图中的就是经折射后的出射光线。CSM物理好资源网(原物理ok网)

在那之上所列出的三条朝着外面射出的光线,它们相互交汇的那个点,就是组合在一起从而形成为的那个点的像,与之相对应而言的也就是的像点。通过观察那个图能够判断明确,所呈现出来的像是那种倒立的实像,只要选取采用这三条光线当中的任意两条光线就能够得到,这也就是针对于的的解答 。CSM物理好资源网(原物理ok网)

2.按陆续成像计算物经组合所成像的伙置、大小。CSM物理好资源网(原物理ok网)

物通过透镜所成之像乃为第一像取出,透过成像公式能够求得像距,也就是像处于平面镜后方相应距离之处,像的大小跟原物相类似,。CSM物理好资源网(原物理ok网)

第一像 通过作为媒介的物体 经过反射镜形成另一像 此像为第二像 。第一像处于 反射镜后处所 ,对于此情况 来说它是像被视为虚物, 成实像 在 前处地方 。像的大小的状态 的情形 也同一情况 与原物呈现为相似的状况 , 。CSM物理好资源网(原物理ok网)

第二像被当作物,经过透镜所形成的像就是第三像,此时因为光线是从右方射进来的,并且物(也就是第二像)处于左方,所以这是虚物,选取物,依据透镜公式能够得到像距 。CSM物理好资源网(原物理ok网)

上述成果显示第35届全国中学生物理竞赛,第三像,也就是本题当中所需求取的像,其摆放位置处于透镜左方的距离之处,像的大小能够凭借求得,也就是。CSM物理好资源网(原物理ok网)

像高为物高的。CSM物理好资源网(原物理ok网)

六、参照解答CSM物理好资源网(原物理ok网)

解法一:CSM物理好资源网(原物理ok网)

设二极管两端的管压为,流过二极管的电流为。则有CSM物理好资源网(原物理ok网)

(1)CSM物理好资源网(原物理ok网)

代入数据解得与的关系为CSM物理好资源网(原物理ok网)

(2)CSM物理好资源网(原物理ok网)

这是一条直线方程,它在图预解16 - 6的横轴上截距是1.5,于纵轴上截距为6,其斜率为-4,此方程被称作二极管的负载线,因管压以及流过二极管的电流,还要受到二极管的~ 特性曲线的限制,所以二极管会工作在负载线与~特性曲线的相交点上,该相交点如图预解16 - 6所示,由此能够得出二极管两端的管压和电流分别是 。CSM物理好资源网(原物理ok网)

,      (3)CSM物理好资源网(原物理ok网)

电阻上的电压CSM物理好资源网(原物理ok网)

其功率CSM物理好资源网(原物理ok网)

(4)CSM物理好资源网(原物理ok网)

解法二:CSM物理好资源网(原物理ok网)

设定两个二极管,采用一种等效二极管去进行替代,在流过等效二极管的电流处于某一状态时,等效二极管所呈现的管压为某一数值 。CSM物理好资源网(原物理ok网)

即有CSM物理好资源网(原物理ok网)

(1)CSM物理好资源网(原物理ok网)

代入数据解得与的关系为CSM物理好资源网(原物理ok网)

(2)CSM物理好资源网(原物理ok网)

这乃是涉及一段负载线方程之中,于横轴之上截距成为3,在纵轴之上截距成为6,斜率是-2的负载线方程,二极管的特性曲线唯需把图预解16-6的横坐标予以增大1倍便可达成。运用作图法,求取负载线跟管的特性曲线相交的点而得到。CSM物理好资源网(原物理ok网)

,    (3)CSM物理好资源网(原物理ok网)

电阻上的电压CSM物理好资源网(原物理ok网)

其功率CSM物理好资源网(原物理ok网)

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七、参照解答CSM物理好资源网(原物理ok网)

和的波形如图预解16-7-1所示。CSM物理好资源网(原物理ok网)

第35届全国中学生物理竞赛CSM物理好资源网(原物理ok网)

10.5s时的波形,若没有固定点应如给定,沿以固定这点为准来对称作出反射波,之后再进行合成,最终形成了(图预解16 - 7 - 2)这个样子。12.5s 时的波形,要是没有固定点应像所呈现的那样,按照以固定点作为对称基准作出反射波(图预解16 - 7-3) 。CSM物理好资源网(原物理ok网)

八、参照解答CSM物理好资源网(原物理ok网)

首先,求出一定质量的引力源成为黑洞应满足的条件,按照黑洞的定义,包括以光速运动的光子也不能脱离黑洞的吸引,也就是不能逃离黑洞的表面,而拉普拉斯经典黑洞模型把光看做是以光速运动的某种粒子,我们明白,物体在引力作用下的势能是负的,物体恰能逃离引力作用第35届全国中学生物理竞赛,这表示物体运动到无限远的过程中,其动能恰好全都用于克服引力做功,物体在无限远处时,动能和势能都等于零,这意味着该物体处在引力源表面处时,其动能与势能之和也等于零,物体不能逃离引力作用,这表明该物体尚未到达无限远处,其动能已全都用于克服引力做功,但引力势能仍是负的,这意味着它在引力源表面处时,其动能与势能之和小于零,若某引力源的质量为,半径为,质量为的粒子在引力源表面的速度等于光速,但它仍不能逃离引力作用,则按牛顿力学的观点应有下列关系:CSM物理好资源网(原物理ok网)

(1)CSM物理好资源网(原物理ok网)

或                (2)CSM物理好资源网(原物理ok网)

这里要表明的是,针对于具有一定质量的引力源来讲,需其半径(此半径被称作黑洞的引力半径)满足不小于特定数值的条件时,才会于其表面生成足够强大的引力,进而致使包含光在内的全部物质都无法摆脱其引力的作用。就光这个方面而言,人们是不能够借助光学测量的方式看到它的,而这正是将其称作黑洞的缘由所在。CSM物理好资源网(原物理ok网)

此时此刻,再次依据观测所获得的数据,去明确处于银河系中心位置的那个大黑洞的半径。设定处于银河系中心的引力源的质量是,围绕银河系中心进行旋转的星体的质量为,这个星体在做圆周运动的时候,存在着以下这样的关系:。CSM物理好资源网(原物理ok网)

即          (3)CSM物理好资源网(原物理ok网)

设为轨道半径,要是该引力源属于黑洞,那么其质量分布球的半径就得符合(2)式 ,也就意味着 。CSM物理好资源网(原物理ok网)

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根据观测数据,,,而,把这些数据代入(4)式,得CSM物理好资源网(原物理ok网)

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这表明,对于那质量由(3)式所决定的,引力来自于它的源头而言,当半径小于的时候,才能够被称作是黑洞;而一旦大于这个数值,那就不是黑洞了。所以若银河系中心存在黑洞的话,这个黑洞的半径小于 。CSM物理好资源网(原物理ok网)

九、参照解答CSM物理好资源网(原物理ok网)

从静止起,到木棍下端到达两液体交界面之时,木棍会受到向下方向的重力,以及向上方向的浮力,以表达木棍横截面积,依据牛顿第二定律,可以知道于此过程中其下落的加速度 。CSM物理好资源网(原物理ok网)

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用表达所需的时间,则CSM物理好资源网(原物理ok网)

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由此解得CSM物理好资源网(原物理ok网)

(3)CSM物理好资源网(原物理ok网)

2. 木棍下端开始进到下面液体之后,用这个来去表达木棍在上边液体里的长度,这时候木棍所受到的重力没有改变,依旧是,然而浮力却变成了。在当时的情况下,浮力并非不小于重力;在当时的那种状况下,浮力是不小于重力的,由此可见存在着一种合力为零的平衡位置。用这个来表达在这个平衡位置的时候,木棍在上边液体里的长度,那么在这个时候就有。CSM物理好资源网(原物理ok网)

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由此可得CSM物理好资源网(原物理ok网)

(5)CSM物理好资源网(原物理ok网)

就是在木棍的中点处于两液体交界的那个位置的时候,木棍处于平衡的状态当中,选取一个坐标轴,它的原点处在交界面以上,垂直的方向作为轴,朝着上面的方向是正向,那么当木棍中点的坐标是(某个值)的时候,木棍所受到的合力是零,当中点坐标是(另一个值)的时候,所受到的合力是后面提到的那个力 。CSM物理好资源网(原物理ok网)

在这个式子当中,在此处呈现出这样一种状况,它以特定的形式存在,这种形式被标识为(6), 。CSM物理好资源网(原物理ok网)

这时木棍的运动方程为CSM物理好资源网(原物理ok网)

为沿方向加速度CSM物理好资源网(原物理ok网)

(7)CSM物理好资源网(原物理ok网)

由此可知为简谐振动,其周期CSM物理好资源网(原物理ok网)

(8)CSM物理好资源网(原物理ok网)

求在两种液体里同步运动的时间,要先求振动的振幅,木棍下端开始进入下方液体的时候,它的速度 。CSM物理好资源网(原物理ok网)

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由机械能守恒可知CSM物理好资源网(原物理ok网)

(10)CSM物理好资源网(原物理ok网)

在式子当中,这里所说的是此刻木棍中心距离坐标原点的距离,通过(1)、(3)、(9)式能够求出来,然后再把以及(6)式里的代入(10)式得到。CSM物理好资源网(原物理ok网)

ﻩ(11)CSM物理好资源网(原物理ok网)

由此能够知道,从木棍下端起始进入下面的液体,一直到棍中心到达坐标原点,所走过的距离是振幅的二分之一 ,从参照圆(就像图预解16 - 9那样)能了解到,对应的数值是30,所对应的时间是 。所以说,木棍从下端开始进入下面液体,一直到上端进入下面液体内所用的时间,也就是说棍中心从 到 所用的时间为。CSM物理好资源网(原物理ok网)

(12)CSM物理好资源网(原物理ok网)

3. 从木棍全部浸入下方液体起始,受力情形的剖析和 1 里相像,只是浮力不少于重力起步网校,所以做匀减速运动,加速度的数值跟同样的情况一样,其进程和 1 中的状况以相反的方式对称,所耗费的时间 。CSM物理好资源网(原物理ok网)

(13)CSM物理好资源网(原物理ok网)

4.总时间为CSM物理好资源网(原物理ok网)

(14)CSM物理好资源网(原物理ok网)